供电系统及计量

高供高计是指高压供电同时在高压装置PT,CT进行计量，高供低计是指高压供电，在低压侧装置CT进行计量，\"高供低计\"\"高供高计\" 均是供给用户的电力是高压,比如10kV,一般指专变用户.

\"高供低计\"即由高压供电到用户,它的电能计量装置安装在用户电力变压器的低压侧,实行的低压计量,这种计量方式的特点是电力变压器的损耗在计量装置的前面,未包含在计量数据内.而\"高供高计\" 即由高压供电到用户,它的电能计量装置安装在用户电力变压器的高压侧,实行的高压计量,这种计量方式的特点是电力变压器的损耗在计量装置的后面,已包含在计量数据内. 1 高供高计计量方式的利弊

高供高计计量方式的优点是减少计量管理工作量，最大限度满足计量要求，可控性大；可以有效的防止用户窃电。但是这种方式也存在一些弊端：

（1） 不能满足电价分类的要求。因用电性质和用电类别存在着电价差别，为计费便利，应将不同类别的负荷分别装表。

（2） CT与实际用电负荷匹配难以满足计量要求（CT的一次电流应满足额定电流的20%～110%）。第一是农村高压线路上T接着若干用户，用电类别各不相同，加上农村季节性负荷（抗旱防汛排灌用电），一天24h峰谷差很大，用电同时率很低。第二是经济不发达地区，非连续性生产企业昼夜负荷波动大，用电负荷很不均衡。因此，CT匹配很难满足计量要求。若CT倍率大了，必然会导致在小负荷时（22：00～8：00）电能计量表计停走或失真；反之，CT倍率小了，易烧坏CT，同时也会影响计量准确性。故对农村用电和非连续性生产的工矿企业用户，不宜选用高供高计的计量方式。

（3） PT二次压降在某些情况下难达到允许值。PT二次负载不得超过其额定容量，二次压降不得大于0．25的允许值。有两种高供高计的计量点难达到要求。一种是电能表集中装置在控制室内的（特别是在控制室与开关室距离远的情况），PT二次压降往往超标。其原因是电线过长、截面小、中间接头多、接触电阻大等，都会造成PT二次压降大。第二种凡是装在线路上或用户侧室外高压计量箱中的计量装置（特别线路长、截面小的线路），因受系统电压波动和外界自然温度的影响，都将会造成计量的准确性的误差。 2 如何选用高供高计的计量方式

（1） 高供高计的计量方式适用于负荷变动不大、负荷率高、负荷均衡的三班制流水性生产的工矿企业。选用计量表计及互感器应满足精确度要求。

（2） 做好用户负荷予测，掌握用户生产性质、生产流程、用电负荷与变化，满足CT与负载电流的最佳匹配。

（3） 测试PT二次压降，满足PT二次压降不大于允许值。 （4） 表计与互感器要做综合误差测试，不得超标。

（5） 装设在计量点的CT、PT必须专用，不得与保护、测试仪表共用。

（6） 计量点有功表串接JSY系列电压失压（断流）计时仪，以便监测供电计量二次回路是否存在失压、断流现象。当发生此现象时，它能自动记录失压、断流时间，使供电部门可根据各相记录时间来计算追补少计电量。

TN、TT和IT这三种接地系统文字符号的含义

这些接地系统的文字符号的含义是： 第一个字母说明电源的带电导体与大地的关系，也即如何处理系统接地： T：电源的一点（通常是中性线上的一点点）与大地直接连接（T是“大地”一词法文Terre的第一个字母）。

I：电源与大地隔离或电源的一点经高阻抗（例如l000Ω）与大地连接（I是“隔离”一词法文Isolation的第一个字母）。

第二个字母说明电气装置的外露导电部分与大地的关系，也即如何处理保护接地。

T：外露导电部分直接接大地，它与电源的接地无联系。

N：外露导电部分通过与接地的电源中性点的连接而接地（N是“中性点”一词法文Neutre的第一个字母）。

1 . 17在TN系统中又分为TN-C、TN-S和TN-C-S三种系统，它们之间有何不同？

IEC标准将IN系统按N线和PE线的不同组合又分为三种类型：

TN-C系统―在全系统内N线和PE线是合一的（C是“合一”一词法文Comhine的第一个字母）。注意，此处的全系统是从电源配电盘出线，处算起。下同。

TN-S系统―在全系统内N线和PE线是分开的（S是“分开”一词法文Separe的第一个字母）。

TN-C-S系统―在全系统内，通常仅在低压电气装置电源进线点前N线和PE线是合一的，电源进线点后即分为两根线。

1 . 18 TN-C系统较适用于哪些场所？

从图1 . 18-1可知，TN-C系统内的PEN线兼起PE线和N线的作用，可节省一根导线，比较经济。但从电气安全着眼，这个系统存在以下问题。

(l）如系统为一个单相回路，当PEN线中断时，设备金属外壳对地将带220V的故障电压，电击死亡的危险很大，220V电压传导路径如图1 . 18-2虚线所示。

（2）如PEN线穿过剩余电流动作保护器RCD，因接地故障电流产生的磁场在RCD内互

相抵消而使RCD拒动作，所以在TN-C系统内不能装用RCD防电击。 (3）进行电气维修时需用四极开关来隔断中性线上可能出现的故障电压的传导。因PEN线含有PE线而不允许被开关切断，所以TN-C系统内不能装用四极开关来保证维修人员的安全，见问答17 . 5。

(4)PEN线因通过中性线电流产生电压降，从而使所接设备的金属外壳对地带电位。此电位可能在爆炸危险场所内打火引爆。按IEC标准易爆场所内是不允许出现PEN线和采用TN-C系统的。另外，带电位的与地接触的设备金属外壳可在地内产生杂散电流，在一定程度上腐蚀地下金属结构和管道，为此IEC标准要求PEN线应按可能遭受的最高电压加以绝缘。

另外，由于PEN线通过电流，各点对地电位不同，它也不得用于信息技术系统，以免各信息技术设备地电位的不同而引起干扰。

由于上述一些不安全因素，除维护管理水平较高的一般场所外，现时TN-C系统已很少采用。

1 . 19 TN-S系统较适用于哪些场所？

从图1 . 19可知，在整个TN-S系统内，PE线和N线被分为两根线。除非施工安装有误，除微量对地泄漏电流外，PE线平时不通过电流，也不带电位。它只在发生接地故障时通过故障电流，因此电气装置的外露导电部分对地平时几乎不带电位，比较安全，但它需在回路的全长多敷用一根导线。

TN-S系统适用于内部设有变电所的建筑物。因为在有变电所的建筑物内为TT系统分开设置在电位上互不影响的系统接地和保护接地是比较麻烦的。即使将变电所中性线的系统接地用绝缘导体引出另打单独的接地极，但它和与保护接地PE线连通的户外地下金属管道间的距离常难满足要求。而在此建筑物内如采用TN-C-S系统时．，其前段PEN线上中性线电流产生的电压降将在建筑物内导致电位差而引起不良后果，例如对信息技术设备的干扰。因此在设有变电所的建筑物内接地系统的最佳选择是TN-S系统，特别是在爆炸危险场所，为避免电火花的发生，更宜采用TN-S系统。

1 . 20 TN-C-S系统较适用于哪些场所？

从图1 . 20可知，TN-C-S系统自电源到另一建筑物用户电气装置之间节省了一根专用的PE线。这一段PEN线上的电压降使整个电气装置对地升高△UPEN的电压，但由于电气装置内设有总等电位联结，且在电源进线点后PE线即和N线即分开，而PE线并不产生电压降，整个电气装置对地电位都是△UPEN，在装置内并没有出现电位差，因此不会发生TN-C系统的种种电气不安全因素。在建筑物电气装置内，它的安全水平和TN-S系统是相仿的。

就信息技术设备的抗干扰而言，因为在采用TN-C-S系统的建筑物内同一信息系统内的信息技术设备的“地”即其金属外壳，都是连接只通过正常泄漏电流的PE线的，PE线上的电压降很小，所以TN-C-S系统和TN-S系统一样都能使各信息技术设备取得比较均等的参考电位而减少干扰。但就减少共模电压干扰而言TN-C-S系统内的中性线和PE线是在低压电源进线处才分开，不像TN-S系统在变电所出线处就分开，所以在低压用户建筑物内TN-C-S系统内中性线对PE线的电位差或共模电压小于TN-S系统。因此对信息技术设备的抗共模电压干扰而言TN-C-S优于TN-S系统。

综上所述可知，当建筑物以低压供电如果采用TN系统时宜采用TN-C-S系统而不宜采用TN-S系统。一些发达国家就是这样做的。

1 . 21 TT系统较适用于哪些场所？

从图1 . 21可知，竹系统的电气装置的保护接地各有其自己的接地极。正常时装置内的外露导电部分为地电位，电源侧和各装置出现的故障电压不互窜。但发生接地故障时因故障回路内包含两个接地电阻RA和RB，故障回路阻抗较大，故障电流较小，一般不能用过电流防护兼作接地故障防护。因此为防人身电击事故必须装用RCD来快速切断电源。

从图1 . 21也可知，TT系统的中性线除在电源的一点作系统接地外，为防

杂散电流的产生不得在其他处再接地。我国有些供电部门不理解IEC标准，要求用户在电源进线处除图示RA的保护接地外，还仿照过去的TN-C系统，将TT系统的中性线作重复接地，认为可借TT系统中的接地通路，防范中性线中断（俗称“断零”）引起的三相四线系统中烧坏大量单相用电设备的事故，殊不知由于大地通路与中性线通路的阻抗值相差悬殊，这一措施在理论上就不成立（这在问答16 . 4中将予说明）。相反，中性线的重复接地却可产生杂散电流而引起种种事故，对供电部门这一不当要求在电气装置的设计安装中应予注意。TT系统内各个电气设备或各组电气设备可各有自己的接地极和PE线。各PE线之间在电气上没有联系。这样在TT系统供电范围内的接地故障电压就不会像TN系统那样通过PE线的导

通而传导蔓延，导致一处发生接地故障，多处发生电气事故，必须在各处设置等电位联结或采取其他措施来消除这种传导电压导致的事故。因此TT系统较适用于无等电位联结的户外场所，例如农场、施工场地、路灯、庭园灯、户外临时用电场所等。

1 . 22 IT系统较适用于哪些场所？

从图1 . 22可知，IT系统的电源端不做系统接地，在发生第一次接地故障时由于不具备故障电流返回电源的通路，其故障电流仅为两非故障相对地电容电流的相量和，其值甚小，因此在保护接地的接地电阻RA上产生的对地故障电压很低，不致引发电击事故。所以发生第一次接地故障时不需切断电源而使供电中断。但它一般不引出中性线，不能提供照明、控制等需用的220V电源，且其故障防护和维护管理较复杂，加上其他原因，使其应用受到限制b它适用于对供电不间断和防电击要求很高的场所，在我国规定矿井下、钢铁厂以及医院手术室等场所采用IT系统。发达国家电气安全要求高，诸如玻璃厂、发电厂的厂用电、钢铁厂、化工厂、爆炸危险场所、重要的会议大厅的安全照明、计标机中心以及高层建筑的消防应急电源、重要的控制回路等都采用IT系统。我国对IT系统不甚了解，还不习惯采用IT系统，很少应用。这从一个侧面说明我国建筑电气与发达国家水平上的差距。

1 . 23岩石山洞内对不间断供电无要求的一般电气装置打低阻值的系统接地十分困难，是否可采用IT系统？

这是一个适于采用IT系统的一个特例。IT系统本不需作系统接地，这就免除了在岩石洞里打低阻值系统接地的麻烦。由于IT系统的接地故障电流十分小，防电击的保护接地的接地电阻较大时也能满足接触电压小于50V的要求。既然电气装置对不间断供电无要求，它就可以引出中性线来提供220v用电电压，不需装设昂贵的绝缘监测器，在发生第一次接地故障时就报警来及时排除故障。如果发生了中性线接地故障而不报警，此，IT系统不过是转变为按TT系统或TN系统来运作。需注意在回路的首端必须安装额定剩余电流动作值I△n不大于30mA的RDD，用以在发生第二次接地故障时切断电源。附带说明，有的北欧国家出于同样的考虑，在地区公用电网内也采用了IT系统。

1 . 24 TN系统和TT系统孰优孰劣？ 各种接地系统各有短长，我国国家标准接地规范不区分具体情况，规定：“在中性点直接接地的低压电力网中，电力设备的外壳宜采用低压接零保护，即接零”是不妥当的。

TN系统有优于竹系统之处，例如：

(1)TN系统往往可利用保护线路绝缘的过电流防范电器兼作接地故障防护，比较简单，而TT系统通常需装设RCD作接地故障防护，比较复杂。

(2)TN系的PE线自中性线分支引出，发生对地过电压时，设备绝缘承受的应电压（Voltage Stress）较小；而TT系统的PE线引自就地的零电位的接地极，设备对地绝缘较易受过电压损害。

TN系统有逊于TT系统之处，例如：

(l）在同一变压器供电范围的TN系统内PE线都是连通的，任一处发生接地故障，其故障电压可沿PE线传导至他处而可能引起危害；而在TT系统内，可视情况就地设置电气上互不联系的单独的接地极和PE线，消除或减少故障电压的蔓延。因此TN系统必须作等电位联结来消除沿PE线传导来的故障电压的危害，因此一般不适用于无等电位联结的户外场所；而TT系统则可适用于户外场所。

(2）TT系统可就地接地引出PE线，而TN系统则需自电源端引来PE线，因此TN系统设置PE线的投资往往较大。世上没有最好的接地系统，应根据具体情况选用合适的接地系统。

1.25TN-C-S系统的PEN线在建筑物电源进线处应先接中性线母排，还是先接PE线母排？

IEC标准要求TN-C-S系统在电源进线处（例如总配电箱处）PEN线必须先接PE母排，然后通过一连接板（线）接中性线母排，如图1 . 25所示。这是因为如果连接板（线）导电不良，中性线电路不通，设备不工作，故障可及时发现加以修复，不致发生电气事故。如PEN线先接中性线母排，如果连接板导电不良，则这时整个装置内的设备都失去PE线的接地，而设备仍工作正常，存在的不接地隐患将不被发现，这对人身安全是十分不利的，而人身安全则是头等重要的。

1 . 26“三相五线制”是否就是TN-S系统？ 否。“三相五线制”是我国建筑电气技术中的一个错误的名词。IEC标准对低压配电系统有两种独立的分类体系：一是解答1 . 16中所述的接地系统分类；二是按配电系统中的相数和带电导体数进行的分类，它被称作带电导体系统分类。所谓带电导体是指正常工作时通过负载电流的相线和中性线，而不是指不带负载电流的PE线。图1 . 26所示为常见的几种带电导体系统。

以我国通用的220／380V配电系统为例，图1 . 26(a）为220V单相两线系统，例如给一套住宅供电的系统。图1 . 26(b）为220乃80V两相三线系统，例如为减少电压损失给庭园灯供电的系统。图1 . 26(c）为380V三相三线系统，例如给没有控制回路的电动机配电的系统。图1 . 26(d）为380V单相两线系统，例如给单相大功率电焊机之类的大功率单相设备配电的系统，注意勿将这一系统误称为两相两线系统。图1 .26(e）为我国广泛采用的220/380V三相四线系统，它用以给建筑物电气装置配电。图126(f）为有些发达国家采用的120/2 40V两相三线系统，它从变压器240V二次侧绕组的中点抽出一根中线，从而取得120V

和240V两种单相电压。它多用于给住宅配电，120V用于电击危险大的小功率插座回路和照明回路，240V用于电热之类的大功率回路。这种系统由于两120V单相回路电流的相位差180°，所以它被称作两相三线系统而非单相三线系统。

图1 . 26所示的诸带电导体系统只表示相数和带电导体数，都不表示如何接地。任一带电导体系统都可采用任一接地系统。例如三相四线带电导体系统，可采用TN-S接地系统，也可采用TN-C-S或TT接地系统。这三种接地系统的末端都是五根线，都可称作“三相五线制”，那又如何将它们加以区分呢？因此“三相五线制”是一个混淆接地系统和带电导体系统两个互不关连的系统的错误名词，在编制电气规范和设计文件时应注意避免采用。